摩擦、磨損與潤滑概述課件

第四章摩擦、磨損與潤滑概述

§4-2摩擦

§4-3磨損

§4-4潤滑劑、添加劑和潤滑方法

§4-5流體潤滑原理

§4-1基本知識§4-1概述

摩擦

－相對運(yùn)動的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象；

磨損

－由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移；

潤滑

－減輕摩擦和磨損所應(yīng)采取的措施。1、摩擦是引起能量損耗的主要原因。2、摩擦是造成材料失效和材料損耗的主要原因。3、摩擦學(xué)：4、潤滑是減小摩擦和磨損的最有效的手段。關(guān)于摩擦、磨損與潤滑的學(xué)科(Tribology)§4-2摩擦

正壓力作用下，相互接觸的兩物體受切向外力的影響而發(fā)生相對位移，或有相對滑動的趨勢時(shí)，在接觸表面上就會產(chǎn)生抵抗滑動的阻力－摩擦。一、摩擦的概念：二、摩擦的分類干摩擦：固體表面間無任何潤滑劑或保護(hù)膜時(shí)接觸的摩擦。1、概念：2、摩擦機(jī)理：－“粘附理論”①、任何機(jī)械零件表面都是不平的。②、兩個(gè)零件表面接觸，實(shí)際接觸面積很小。

③、實(shí)際接觸區(qū)內(nèi)出現(xiàn)粘著－形成冷焊結(jié)點(diǎn)。④、相對滑動時(shí)，剪斷焊接點(diǎn)，較硬表面上的不平凸峰在較軟表面上起的“犁溝”作用。干摩擦理論：

機(jī)械理論：

分子理論：

分子-機(jī)械理論：

粘附理論：摩擦力是兩表面凸峰的機(jī)械嚙合力的總和。產(chǎn)生摩擦的原因是表面材料分子間的吸引力作用。摩擦力是由兩表面凸峰的機(jī)械嚙合力和表面分子相互吸引力兩部分組成。

阿蒙頓摩擦定律：

第一定律：摩擦力與法向載荷成正比。第二定律：摩擦力與表面接觸面積無關(guān)。摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，但有相當(dāng)多的不平凸峰接觸，摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能的摩擦。邊界摩擦：1、概念：3、邊界膜的分類與機(jī)理：2、摩擦模型：①、單層分子邊界膜：②、多層分子邊界膜：①②吸附膜反應(yīng)膜物理吸附膜化學(xué)吸附膜

潤滑劑與金屬表面接觸時(shí)，在兩者分子吸引力作用下，緊貼于金屬表面上，即形成物理吸附膜。

潤滑劑中的脂肪酸分子的極性分子受化學(xué)鍵力作用而吸附在金屬表面上，形成的化學(xué)吸附膜。

潤滑濟(jì)在有硫、氯、磷時(shí)，并在較高溫度（150～200°）下，與金屬起化學(xué)反應(yīng)，形成化合物，即在潤滑劑和金屬界面處形成的邊界膜。

極性原子團(tuán)流體摩擦：

當(dāng)兩摩擦面間的油膜厚度大到足以將兩表面的不平凸峰完全分開，這種摩擦叫液體摩擦。1、定義：

2、特點(diǎn)：

①、油分子大都不受金屬表面的吸附作用的支配，而能完全移動。

②、摩擦表現(xiàn)為粘性，f≈0.001～0.008，無磨損(理想摩擦狀態(tài))?！?-3磨損一、磨損的定義：

由于運(yùn)動副之間的摩擦，而導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移的現(xiàn)象。二、磨損的危害及利用三、磨損率四、磨損過程時(shí)間磨損量磨合階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段五、磨損分類危害：（1）、影響機(jī)器的效率；（2）、降低可靠性;（3）、使機(jī)器提前報(bào)廢。利用：（1）、精加工中的磨削及拋光；（2）、機(jī)器的“跑合”等。磨損率：

指單位時(shí)間內(nèi)（或單位行程的每一轉(zhuǎn)）材料的磨損量為磨損率。

外部進(jìn)入摩擦表面的游離硬顆粒或硬的輪廓峰尖所引起的磨損。磨粒磨損：

磨損分類：磨粒磨損

(簡稱磨損)

磨損分類：磨粒磨損

(簡稱磨損)疲勞磨損

(也稱點(diǎn)蝕)粘附磨損

(也稱膠合)粘附磨損：

摩擦表面的輪廓峰在相互作用處由瞬時(shí)的溫升和壓力發(fā)生“冷焊”，在相對運(yùn)動時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面。

磨損分類：磨粒磨損

(簡稱磨損)疲勞磨損

(也稱點(diǎn)蝕)粘附磨損

(也稱膠合)沖蝕磨損

流體中所夾帶的硬質(zhì)物質(zhì)或顆粒，在流體沖擊力作用下而在摩擦表面引起的磨損。沖蝕磨損：

磨損分類：磨粒磨損

(簡稱磨損)疲勞磨損

(也稱點(diǎn)蝕)粘附磨損

(也稱膠合)沖蝕磨損腐蝕磨損

摩擦表面材料在環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩擦副相對運(yùn)動時(shí)所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。(汽缸套易發(fā)生)腐蝕磨損：一、潤滑劑§4-4潤滑劑、添加劑和潤滑方法1、潤滑的作用(1)、減小摩擦(2)、減少磨損(3)、降低溫升(4)、防止銹蝕(5)、緩和沖擊振動(6)、清洗作用(7)、形成密封潤滑的作用：一、潤滑劑§4-4潤滑劑、添加劑和潤滑方法1、潤滑的作用2、潤滑劑的類別氣體

潤滑劑的類別：—空氣

—礦物油、動植物油、合成油及各種乳劑

—各種潤滑脂，潤滑油和稠化劑的穩(wěn)定混合物

液體

半固體固體

—石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等

一、潤滑劑§4-4潤滑劑、添加劑和潤滑方法1、潤滑的作用2、潤滑劑的類別3、潤滑油：分類和質(zhì)量指標(biāo)潤滑油分類:有機(jī)油(動植物油)

礦物油化學(xué)合成油質(zhì)量指標(biāo)：粘度油性極壓性閃點(diǎn)凝點(diǎn)氧化穩(wěn)定性一、潤滑劑§4-4潤滑劑、添加劑和潤滑方法1、潤滑的作用2、潤滑劑的類別3、潤滑油：分類和質(zhì)量指標(biāo)4、潤滑脂：分類和質(zhì)量指標(biāo)二、添加劑三、潤滑方法(各點(diǎn)詳述)潤滑脂分類：

鈣基潤滑脂鈉基潤滑脂鋰基潤滑脂鋁基潤滑脂質(zhì)量指標(biāo)：

滴點(diǎn)錐入度潤滑劑、添加劑和潤滑方法一、潤滑劑

潤滑油

潤滑脂固體潤滑劑

粘度的種類有很多，如：動力粘度、運(yùn)動粘度、條件粘度等。

潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)是：錐入度，反映其稠度大小。

粘度是潤滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)，粘度值越高，油越稠，反之越?。?/p>

潤滑油的牌號與運(yùn)動粘度有一定的對應(yīng)關(guān)系，如：牌號為L-AN10的油在40℃時(shí)的運(yùn)動粘度大約為10cSt。滴點(diǎn)，決定工作溫度。

應(yīng)用礦物油作潤滑劑的記載最早見于西晉張華所著《博物志》，書中提到酒泉延壽和高奴有石油，并且用于“膏車及水碓甚佳”。潤滑劑、添加劑和潤滑方法

工程中常用運(yùn)動粘度，單位是：St(斯)或cSt(厘斯)，量綱為(m2/s)；

：動植物油、礦物油、合成油。：潤滑油+稠化劑：石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。潤滑油的粘度：1、牛頓流體內(nèi)摩擦定律：

流體抵抗剪切變形的能力，表示流體內(nèi)摩擦阻力大小。被潤滑油隔開的兩個(gè)平行板，若上板以V移動，下板靜止，則潤滑油呈層流流動。各油層間的切應(yīng)力τ與速度梯度du/dy成正比關(guān)系。

如圖：數(shù)學(xué)表達(dá)式：(負(fù)號表示切應(yīng)力的方向與相對速度方向相反)—流體的切應(yīng)力

—?jiǎng)恿φ扯然蚪^對粘度3、條件粘度：

用潤滑油同水作比較所測得的粘度，也稱相對粘度。我國常用恩氏粘度—在一定溫度下200cm3的油樣流過直徑為2.8mm的孔所需時(shí)間，與同體積20°C的蒸餾水流過時(shí)間的比值，即為該油樣的恩氏粘度。—測定溫度為20°C4、潤滑油粘度與溫度、壓力的關(guān)系：

—在壓力p時(shí)的動力粘度—在105Pa的壓力下的動力粘度

—自然對數(shù)的底—粘-壓系數(shù)添加劑提高油性、極壓性延長使用壽命改善物理性能添加劑的作用油性添加劑極壓添加劑分散凈化劑消泡添加劑抗氧化添加劑降凝劑增粘劑添加劑的種類潤滑劑、添加劑和潤滑方法

為了提高油的品質(zhì)和性能，常在潤滑油或潤滑脂中加入一些分量雖小但對潤滑劑性能改善起巨大作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)叫添加劑。二、添加劑常用潤滑裝置一、間歇潤滑裝置常用潤滑裝置二、間歇潤滑裝置

流體動力潤滑是指兩個(gè)作相對運(yùn)動物體的摩擦表面，借助于相對速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷。

英國的雷諾于1886年繼前人觀察到的流體動壓現(xiàn)象，總結(jié)出流體動壓潤滑理論。20世紀(jì)50年代普遍應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)之后，線接觸彈性流體動壓潤滑的理論開始有所突破。§4-5流體潤滑原理簡介一、流體動力潤滑流體潤滑1流體動力潤滑形成的必要條件：相對運(yùn)動兩表面之間要形成楔形空間；楔形空間中充滿具有粘性的液體；相對運(yùn)動的結(jié)果使液體由大口進(jìn)小口出。流體潤滑２流體潤滑原理簡介二、彈性流體動力潤滑

彈性流體動力潤滑理論是研究在點(diǎn)、線接觸條件下，兩彈性物體間的流體動力潤滑膜的力學(xué)性質(zhì)。這時(shí)的計(jì)算必須把在油膜壓力下，摩擦表面的變形的彈性方